機(jī)械耕作方式對(duì)甘蔗干物質(zhì)與養(yǎng)分積累的影響

韋劍鋒，張 靈，韋冬萍，胡桂娟，聶 萱，吳炫柯，吳家敏，趙曉玉，賈永超

（1.柳州工學(xué)院食品與化學(xué)工程學(xué)院，廣西 柳州 545616；2.廣西科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，廣西 柳州 545006；3.柳州市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，廣西 柳州 545003）

甘蔗（Saccharum officinarumL.）是中國(guó)食糖的主要原料，其中廣西甘蔗種植面積約占全國(guó)的60%［1，2］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)甘蔗生產(chǎn)效益下降，廣西甘蔗種植面積大幅減少［1］。生產(chǎn)全程機(jī)械化是中國(guó)甘蔗產(chǎn)業(yè)節(jié)本增效的重大關(guān)鍵技術(shù)，是破解廣西甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展困局的重要途徑［1，3］。機(jī)械耕作是甘蔗生產(chǎn)全程機(jī)械化的重要工序，目前廣西甘蔗地耕整已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，但由于機(jī)械裝備條件與地形地塊限制，機(jī)械耕作中犁、耙及旋耕機(jī)等農(nóng)機(jī)農(nóng)具并存應(yīng)用［2-4］。不同機(jī)械耕作對(duì)土壤理化性狀影響較大，進(jìn)而影響甘蔗生長(zhǎng)與產(chǎn)量形成［1-6］。前人研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)耕作比較，深松、深耕能明顯增加耕層土壤深度、改善深層土壤物理結(jié)構(gòu)、提高深層土壤水肥供應(yīng)能力，促進(jìn)甘蔗根系生長(zhǎng)，提高甘蔗產(chǎn)量［2-6］。機(jī)械耕作方式顯著影響作物干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收利用［7-11］。但目前有關(guān)機(jī)械耕作下甘蔗干物質(zhì)積累與養(yǎng)分利用的研究報(bào)道較少［2，6］。為此，結(jié)合甘蔗規(guī)?；a(chǎn)與機(jī)械裝備條件，設(shè)3種機(jī)械耕作方式作業(yè)，分析新植蔗、宿根蔗干物質(zhì)、氮、磷及鉀積累與分配，以期為生產(chǎn)全程機(jī)械化下甘蔗科學(xué)施肥和節(jié)本增效提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況和試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年5月至2020年12月在柳州市雒容農(nóng)場(chǎng)“雙高”糖料甘蔗基地進(jìn)行，試驗(yàn)地為紅壤，0～20 cm、21～40 cm、41～60 cm土層堿解氮含量分別為72.63、57.40、49.35 mg∕kg，速 效 磷 含 量 分 別 為80.25、32.17、6.51 mg∕kg，速效鉀含量分別為270.00、110.00、64.50 mg∕kg。供試甘蔗為廣西主栽品種桂糖42號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

結(jié)合當(dāng)?shù)馗收嵋?guī)?；a(chǎn)和機(jī)械裝備條件，設(shè)3個(gè)處理，分別為深松（深松犁松土深45 cm+旋耕機(jī)旋耕碎土深25cm）、深耕（四鏵犁翻土深40 cm+圓盤耙碎土深30cm）及旋耕（旋耕機(jī)旋耕碎土深25 cm），各機(jī)械用118 kW輪式拖拉機(jī)牽引，每處理面積540 m2，重復(fù)3次。2019年5月15日耕作，按寬窄行（寬行1.2 m、窄行0.6 m）開(kāi)行及施基肥2 625 kg∕hm2（“施沃”牌有機(jī)無(wú)機(jī)肥，含氮15%、磷5%、鉀10%，有機(jī)質(zhì)≥10%），人工擺種，下種量15 t∕hm2，擺種后用小鋤在行溝內(nèi)砍種3～5芽∕段，然后用88.5 kW拖拉機(jī)牽引圓盤耙覆土蓋種，覆土厚度約15 cm。新植蔗于2020年3月20日收獲。宿根蔗于2020年5月1日用破壟施肥培土一體機(jī)破壟、施肥（“施沃”牌有機(jī)無(wú)機(jī)肥2 625 kg∕hm2）及培土。甘蔗雜草和病蟲害采用機(jī)械噴灑藥劑防治。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定與方法

在甘蔗工藝成熟期，新植蔗于2020年3月15日，宿根蔗于2020年12月20日，每重復(fù)選擇甘蔗9條，在植株根部周圍30 cm、深20cm帶土將根系挖出，然后沖洗干凈、烘干，分根、莖及葉計(jì)算單位面積干物質(zhì)積累量，按文獻(xiàn)［12］測(cè)定氮、磷及鉀含量，計(jì)算單位面積氮、磷及鉀積累量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 17.0軟件進(jìn)行處理與統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘蔗干物質(zhì)積累與分配

表1顯示，新植蔗深松、深翻的根干物質(zhì)積累持平，但兩者高于旋耕的；莖、葉干物質(zhì)積累量及干物質(zhì)總量為深松＞深翻＞旋耕，其中深松比其他處理分別 增加5.41%～17.57%、6.10%～19.79%、5.54%～18.03%，且深松、深翻與旋耕的差異達(dá)顯著水平。宿根蔗各器官干物質(zhì)積累量為深松＞深翻＞旋耕，其中深松莖干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)總量比其他處理分別增加3.18%～9.19%、3.92%～10.81%，深松與旋耕的差異均達(dá)顯著水平。各處理宿根蔗各器官干物質(zhì)積累量明顯高于新植蔗，其中莖干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)總量分別增加154.97%～174.53%、118.44%～132.68%。新植蔗根、莖及宿根蔗莖干物質(zhì)分配率為旋耕＞深翻＞深松，其他的干物質(zhì)分配率為深松＞深翻＞旋耕，但僅有根的干物質(zhì)分配率存在顯著差異?？梢?jiàn)，深松的甘蔗產(chǎn)量較高。

表1 不同耕作方式甘蔗干物質(zhì)積累與分配

2.2 甘蔗氮積累與分配

表2顯示，新植蔗、宿根蔗各器官氮積累量為深松＞深翻＞旋耕，其中深松的新植蔗、宿根蔗氮積累總量比其他處理分別增加6.41%～16.45%、5.23%～19.51%，深松、深翻與旋耕的差異均達(dá)顯著水平。各處理宿根蔗各器官氮積累量明顯高于新植蔗，其中氮積累總量增加89.43%～96.61%。新植蔗根、莖及宿根蔗莖的氮分配率為旋耕＞深翻＞深松，葉的氮分配率為深松＞深翻＞旋耕，宿根蔗根的氮分配率為深松＞旋耕＞深翻，但差異均不顯著?？梢?jiàn)，深松的甘蔗吸收氮較多。

表2 不同耕作方式甘蔗氮積累與分配

2.3 甘蔗磷積累與分配

表3顯示，新植蔗深松、深翻的根磷積累持平，但兩者高于旋耕的；新植蔗莖、葉磷積累量及磷積累總量，以及宿根蔗各器官磷積累量為深松＞深翻＞旋耕，其中深松的新植蔗、宿根蔗磷積累總量比其他處理分別增加6.38%～26.02%、6.92%～19.63%，深松、深翻與旋耕的差異均達(dá)顯著水平。各處理宿根蔗各器官磷積累量明顯高于新植蔗，其中磷積累總量增加150.93%～165.69%。新植蔗根、莖及宿根蔗莖的磷分配率為旋耕＞深翻＞深松，其他的磷分配率為深松＞深翻＞旋耕，但僅有根的磷分配率存在顯著差異。可見(jiàn)，深松的甘蔗吸收磷較多。

表3 不同耕作方式甘蔗磷積累與分配

2.4 甘蔗鉀積累與分配

表4顯示，新植蔗、宿根蔗各器官鉀積累量為深松＞深翻＞旋耕，其中深松的新植蔗、宿根蔗鉀積累總量比其他處理分別增加7.77%～20.92%、4.23%～10.40%，除新植蔗根外，深松與旋耕的差異均達(dá)顯著水平。各處理宿根蔗各器官鉀積累量明顯高于新植蔗，其中鉀積累總量增加127.46%～149.12%。新植蔗根、莖及宿根蔗莖的鉀分配率為旋耕＞深翻＞深松，其他的鉀分配率為深松＞深翻＞旋耕，但僅有根的鉀分配率存在顯著差異。可見(jiàn)，深松的甘蔗吸收鉀較多。

表4 不同耕作方式甘蔗鉀積累與分配

3 小結(jié)與討論

耕作方式通過(guò)改變土壤理化性狀影響作物生長(zhǎng)與產(chǎn)量形成［4，7，13-15］。其中深松、深翻可增加20 cm以下耕層土壤疏松度、水分含量及有效養(yǎng)分含量，促進(jìn)作物根深、根長(zhǎng)及根重生長(zhǎng)，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量［3，13-15］。前人研究發(fā)現(xiàn)，深松或深翻在35 cm以下，可顯著增加甘蔗產(chǎn)量［3-5］。本研究表明，兩季甘蔗各器官干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為深松、深翻的高于旋耕，與前人研究玉米的結(jié)果相似［7，14］。說(shuō)明深松、深翻的甘蔗生物產(chǎn)量較高。然而，深松的兩季甘蔗莖、葉干物質(zhì)積累量及干物質(zhì)總量與旋耕的差異均達(dá)顯著水平，但深翻的宿根蔗莖、葉干物質(zhì)積累量及干物質(zhì)總量與旋耕的差異不顯著，這可能與深松、深翻對(duì)改善土壤性狀及其持續(xù)效應(yīng)不同有關(guān)［3，8，9］。在旱作條件下，深松在土壤中劃出條帶性的深松溝，而深翻將下層土壤翻轉(zhuǎn)到表層，因而深松更有利于改善耕層土壤緊實(shí)程度和滲透性，增加深層土壤水容庫(kù)及蓄水量，并通過(guò)水肥持續(xù)供給能力的改善促進(jìn)甘蔗群體與個(gè)體生長(zhǎng)［1，4，8，14，16］。研究也發(fā)現(xiàn)，深松的葉干物質(zhì)分配率相對(duì)較高，這可能與延緩葉片衰老有關(guān)［7，9］。

適當(dāng)深松深耕通過(guò)改善耕層土壤結(jié)構(gòu)和功能來(lái)促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收［10，11］。葉燕萍等［6］研究發(fā)現(xiàn)，深松深耕植溝深度為35～40cm的甘蔗生長(zhǎng)中前期葉片氮、磷及鉀含量明顯高于植溝深度為20cm的。李浩等［2］研究指出，粉壟耕作深度為40 cm的甘蔗生長(zhǎng)中后期根、葉氮磷含量及氮積累量顯著高于傳統(tǒng)深耕25 cm的。本研究表明，兩季甘蔗各器官氮、鉀積累量均以深松的最高，其次是深翻的，而旋耕的最低，且深松與旋耕的差異均達(dá)顯著水平；兩季甘蔗莖、葉磷積累量及磷積累總量也以深松的最高，以旋耕的最低，兩者的差異均達(dá)顯著水平。說(shuō)明深松的甘蔗吸收氮、磷及鉀較多。

可見(jiàn)，機(jī)械耕作方式影響甘蔗干物質(zhì)與養(yǎng)分積累利用，其中深松的干物質(zhì)、氮、磷及鉀積累較多，其次是深翻的，而旋耕的最低。然而，甘蔗生產(chǎn)中由于機(jī)械裝備條件限制，不同機(jī)械耕作方式并存應(yīng)用，因此建議根據(jù)不同機(jī)械耕作方式調(diào)節(jié)施肥量，以減少肥料浪費(fèi)和降低生產(chǎn)成本。